JP5300464B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理するための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置には、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルとを備えるものがある（たとえば、特許文献１参照）。

この基板処理装置による基板の処理では、たとえば、スピンチャックによって基板を回転させつつ、当該基板の上面中央部に向けて処理液ノズルから処理液が連続吐出される。処理液ノズルから吐出された処理液は、基板の上面中央部に着液し、基板の回転による遠心力を受けて、基板の上面周縁部に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板の上面に処理液が供給され、処理液による処理が基板の上面に行われる（連続吐出処理）。

また、他の構成の基板処理装置としては、水平に保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルと、基板の上方に近接配置され、平面視において基板の上面周縁部を覆う枠とを備えるものがある（たとえば、特許文献２参照）。この基板処理装置による基板の処理では、たとえば、枠の内側に向けて処理液ノズルから処理液が吐出される。処理液ノズルから吐出された処理液は、枠の内側に溜まり、処理液の液膜を形成する。また、枠の内側に供給された処理液の一部は、基板の上面周縁部と枠の下面との間に入り込む。このようにして、基板の上面に処理液が供給され、処理液による処理が基板の上面に行われる。
特開平１０−１２５６４８号公報 特開２００３−２７３０５４号公報

ところが、特許文献１に記載の基板処理装置によって連続吐出処理を行う場合、基板の上面を均一に処理できない場合がある。具体的には、たとえば表面が疎水性の大型基板（たとえば、直径が３００ｍｍや４５０ｍｍの円形基板）を処理する場合である。このような基板の連続吐出処理では、処理液の着液点である基板の上面中央部やその近傍には処理液が十分に供給されるものの、着液点から離れた位置（基板の上面周縁部）では、処理液がはじかれて十分に処理液が供給されない場合がある。したがって、基板の上面を均一に処理できない場合がある。

一方、特許文献２に記載の基板処理装置であれば、基板上に処理液の液膜を形成することができるので、表面が疎水性の大型基板であっても、その上面全域に処理液を供給して、当該基板の上面を均一に処理できると考えられる。しかしながら、このような基板処理装置による基板の処理では、枠の内側と枠の直下とで基板に対する処理液の供給状態が異なるので、基板の処理が不均一になるおそれがある。また、枠の内側に処理液を溜めて処理液の液膜を形成するので、図１５に示すように、液膜上を漂うパーティクルなどの異物が枠の内周面に沿って滞留する場合がある。したがって、この異物が基板に付着して基板が汚染されるおそれがある。

この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、基板を均一に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を水平に保持する基板保持手段（３）と、前記基板を回転させる回転手段（９）と、前記基板保持手段に保持された基板の上面に洗浄液またはエッチング液を処理液として供給する処理液供給手段（４）と、前記基板保持手段に保持された基板の周囲に間隔をあけて取り囲むリング（６，１０６，２０６，３０６，４０６）と、前記リングを上位置と当該上位置よりも下方の下位置との間で上下方向に昇降させる昇降手段（１８）とを含み、前記昇降手段は、前記基板上に前記処理液を供給して当該処理液の液膜を形成する際には前記リングを上位置に位置させて前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に抵抗を与えると共に、前記乾燥手段により前記基板を回転させて当該基板を乾燥させる際には前記リングを下位置に位置させて前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液への抵抗を減少させる、基板処理装置（１）である。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すものとする。
この発明によれば、基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に抵抗を与えるためのリングが、基板保持手段に保持された基板の周囲に配置されている。したがって、処理液供給手段から基板保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給することにより、供給された処理液にリングからの抵抗を与えて、その一部を基板上に溜めることができる。これにより、基板上に処理液の液膜を形成して、基板の上面全域に確実に処理液を供給することができる。したがって、たとえば表面が疎水性で大型の基板を処理する場合でも、基板の上面を均一に処理することができる。

また、リングが基板の周囲に配置されているので、リングが基板上に配置されているときよりも、基板の上面に対する処理液の供給状態を均一にすることができる。さらに、リングと基板との間に間隔が設けられているので、基板上から排出された処理液を、基板とリングとの間に入り込ませて、基板の周端面に処理液を供給することができる。これにより、基板の上面だけでなく、基板の周端面にも処理液による処理を施すことができる。さらに、リングの高さを適切に設定することにより、基板上から排出された処理液をリング上に沿って流すことができる。これにより、パーティクルなどの異物が処理液の液膜上を漂っている場合でも、このような異物をリング上に移動する処理液とともに基板上から排出することができる。したがって、リングの内周面に沿ってパーティクルなどの異物が滞留することを抑制または防止することができる。これにより、異物によって基板が汚染されることを抑制または防止することができる。
また、この発明によれば、昇降手段によってリングを上下方向に昇降させてリングの高さを変えることができる。これにより、基板の周囲だけでなく、基板の上方や下方にもリングを配置することができる。また、リングの高さを変化させることにより、基板上に形成される処理液の膜厚を複数設定することができる。
また、この発明によれば、リングを下方に位置させた状態で当該基板を回転させることができる。したがって、基板から排出された処理液がリングに当たって基板側に跳ね返るリングからの処理液の跳ね返りや、基板からの処理液の排出性の低下を抑制または防止することができる。これにより、基板から処理液を円滑に排出させて当該基板を速やかに乾燥させることができる。

請求項２記載の発明は、前記リングは、前記上位置に配置された際に、その全周にわたって上端（６ａ，２０６ｅ，３０６ｅ）の高さが前記基板保持手段に保持された基板よりも高くなるように配置されたものである、請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、基板の上面周縁部から外方に排出された処理液をリングに衝突させて、基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に抵抗を与えることができる。これにより、リングの内側に処理液を溜めて、基板上に処理液の液膜を形成することができる。また、リングの内側に処理液を溜めて処理液の液膜を形成するので、リングの高さを変えることにより、基板上に形成される処理液の膜厚を変化させることができる。

請求項３記載の発明は、前記リングは、処理液に対する撥液性が基板よりも高くされた接液面（６ａ）を有するものである、請求項１または２記載の基板処理装置である。
この発明によれば、基板から排出される処理液に接液する接液面がリングに設けられており、この接液面の処理液に対する撥液性が基板よりも高くされている。したがって、基板上から接液面に移動する処理液に、接液面の撥液性による抵抗を与えることができる。これにより、基板上に処理液を溜めて、処理液の液膜を形成することができる。また、撥液性による抵抗を基板から排出される処理液に与えることができるので、リングの上端を基板保持手段に保持された基板より高くしなくても基板上に処理液の液膜を形成することができる。

請求項４記載の発明は、前記昇降手段を制御して、前記処理液供給手段から基板に供給される処理液に応じて前記リングの高さを調整する高さ制御手段（１０）をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。請求項５に記載の発明のように、前記高さ制御手段は、前記処理液が洗浄液である場合には、前記処理液がエッチング液である場合よりも前記リングの上位置を低くしてもよい。
この発明によれば、高さ制御手段によって前記昇降手段を制御することにより、前記処理液供給手段から基板に供給される処理液に応じてリングの高さを調整することができる。これにより、処理液の種類や処理液の粘性などに応じて、基板上に形成される処理液の膜厚を調整することができる。
請求項６に記載の発明のように、前記リングは、前記下位置に配置された際に、その全周にわたって上端の高さが前記基板保持手段に保持された基板よりも低くなるように配置されていてもよい。

請求項７記載の発明は、水平に保持された基板の上面に洗浄液またはエッチング液を処理液として供給して、当該基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成して処理する基板処理方法であって、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、水平に保持された基板の周囲を間隔をあけて取り囲むリングを配置する工程と、前記リングの接液面の前記処理液に対する撥液性と前記基板の前記処理液に対する撥液性とを比較し、前者が後者と同等以下の場合には前記リングを前記基板よりも高い位置に配置する工程と、前記基板の上面に前記処理液を供給すると共に、前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に対して前記リングにより抵抗を与えることにより、前記基板の上面に前記処理液の液膜を形成する処理工程とを含む、基板処理方法である。
この発明によれば、請求項１の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項８記載の発明は、水平に保持された基板の上面に洗浄液またはエッチング液を処理液として供給して、当該基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成して処理する基板処理方法であって、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、水平に保持された基板の周囲を間隔をあけて取り囲むリングを配置する工程と、前記リングの接液面の前記処理液に対する撥液性と前記基板の前記処理液に対する撥液性とを比較し、前者が後者よりも高い場合には前記リングを前記基板よりも高い位置、低い位置、若しくは等しい高さ位置に配置する工程と、前記基板の上面に前記処理液を供給すると共に、前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に対して前記リングの撥液性により抵抗を与えることにより、前記基板の上面に前記処理液の液膜を形成する処理工程とを含む、基板処理方法である。
この発明によれば、請求項１の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項９に記載の発明のように、請求項７または８に記載の基板処理方法は、前記リングを前記処理工程時よりも低い高さ位置に配置した状態で、前記基板を回転させて前記基板の乾燥を行う基板乾燥工程をさらに含んでいてもよい。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す模式的な側面図である。また、図２は、基板処理装置１の概略構成を示す模式的な平面図である。この基板処理装置１は、基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板Ｗは、この実施形態では、半導体ウエハのような円形基板である。

基板処理装置１は、隔壁で区画された処理室２内に、基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック３（基板保持手段）と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面に処理液を供給する処理液ノズル４（処理液供給手段）とを備えている。スピンチャック３の周囲には、基板Ｗから排出される処理液を受け止めて捕獲するためのカップ５と、基板Ｗから排出される処理液に抵抗を与えるためのリング６とが配置されている。

スピンチャック３は、鉛直な方向に延びるスピン軸７と、このスピン軸７の上端に取り付けられて、基板Ｗを水平な姿勢でその下面（裏面）を吸着して保持する吸着ベース８と、スピン軸７と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ９（乾燥手段）とを備えている。吸着ベース８に基板Ｗを吸着保持させた状態でスピンモータ９を駆動させることにより、基板Ｗの中心を通る鉛直な軸線まわりに基板Ｗを回転させることができる。スピンモータ９は、制御部１０（乾燥制御手段）によって制御されるようになっている。

処理液ノズル４は、その吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック３よりも上方に配置されている。処理液ノズル４には、薬液バルブ１１が介装された薬液供給管１２と、リンス液バルブ１３が介装されたリンス液供給管１４が接続されている。処理液ノズル４には、薬液およびリンス液が選択的に供給される。処理液ノズル４は、薬液およびリンス液をそれぞれスピンチャック３に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて吐出することができる。処理液ノズル４としては、たとえば、基板Ｗ上での処理液の着液位置が固定された、いわゆる固定ノズルの形態が採用されている。

スピンチャック３によって基板Ｗを回転させつつ、処理液ノズル４から薬液を吐出させると、吐出された薬液が基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの周縁に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面に薬液が供給され、基板Ｗの上面に薬液処理が施される。同様に、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させつつ、処理液ノズル４からリンス液を吐出させると、基板Ｗの上面にリンス液が供給され、基板Ｗに付着している処理液やパーティクルなどの異物が洗い流される。これにより、基板Ｗの上面にリンス処理が施される。

カップ５は、上端が開放された有底筒状であり、筒状の外壁１５および内壁１６と、底部１７とを有している。外壁１５は、吸着ベース８を取り囲んでおり、基板Ｗの周囲に排出された処理液は、カップ５によって受け止められる。これにより、スピンチャック３に保持された基板Ｗから排出される処理液をカップ５によって受け止めて捕獲することができる。

リング６は、平面視円環状をなす板状の部材である。リング６は、縦断面（鉛直面に沿う断面）が矩形にされている。リング６は、水平方向に沿う平坦な上面６ａ（接液面）および下面６ｂと、鉛直方向に沿う円筒状の内周面６ｃおよび外周面６ｄとを有している。リング６の内径は、スピンチャック３に保持される基板Ｗの外径よりも大きくされている。リング６は、外壁１５の内側に配置されており、外壁１５の内側に配置されたシリンダ１８（昇降手段）によって下方から支持されている。リング６は、スピンチャック３に保持された基板Ｗと同軸になるように水平姿勢で支持されている。リング６は、撥水性（処理液に対する撥液性）が基板Ｗと同等以下の材料で形成されていてもよいし、撥水性が基板Ｗよりも高い材料（たとえば、PTFE（ポリテトラフルオロエチレン））によって形成されていてもよい。撥水性が基板Ｗよりも高い材料によってリング６が形成されている場合には、リング６の全ての外表面の撥水性が基板Ｗよりも高くなる。

シリンダ１８は、本体部１８ａと、本体部１８ａに対して進退するロッド１８ｂとを有している。シリンダ１８は、ロッド１８ｂが鉛直姿勢となるように保持されている。シリンダ１８は、ロッド１８ｂを２つの位置（上死点および下死点）の間で移動させることができる。この実施形態では、前記２つの位置でロッド１８ｂを停止させることができ、中間位置でロッド１８ｂを停止させることができないものがシリンダ１８として用いられている。シリンダ１８は、たとえば処理液に対する耐性を有する材料（たとえば合成樹脂）によって形成されている。したがって、カップ５内に進入した処理液がシリンダ１８に付着しても、シリンダ１８が腐食等することが抑制または防止されている。シリンダ１８は、制御部１０によって制御される。

制御部１０はシリンダ１８を制御して、リング６がスピンチャック３に保持された基板Ｗの周囲に位置する上位置（図１において二点鎖線で示すリング６の位置）と、スピンチャック３に保持された基板Ｗよりも下方に位置する下位置（図１において実線で示すリング６の位置）との間で、リング６を鉛直方向に昇降させることができる。撥水性が基板Ｗと同等以下の材料でリング６が形成されている場合には、上位置は、リング６の上面６ａがスピンチャック３に保持された基板Ｗよりも僅かに高くなる位置（たとえば３ｍｍ以下の範囲でリング６の上面６ａが基板Ｗよりも高くなる位置）に設定される。

スピンチャック３に基板Ｗが保持された状態でリング６を上位置に移動させると、当該基板Ｗの周囲がリング６によって取り囲まれる。また、リング６と基板Ｗとが同軸になるように配置されているので、図２に示すように、リング６と基板Ｗとの間には、全周にわたって一定間隔の隙間が形成される。リング６の内径は、リング６と基板Ｗとの間の隙間の大きさがたとえば０．３ｍｍから２ｍｍ程度になるよう設定されている。したがって、スピンチャック３に基板Ｗが保持された状態でリング６を上位置に移動させると、リング６の内周面６ｃが基板Ｗの周端面に近接する。

図３および図４は、それぞれ、撥水性が基板Ｗと同等以下の材料で形成されているリング６を上位置に位置させて回転状態の基板Ｗに処理液を供給したときの状態図である。
前述のように、スピンチャック３によって基板Ｗを回転させつつ、処理液ノズル４から処理液を吐出させると、基板Ｗの上面中央部から上面周縁部に向かって処理液が移動する。そして、基板Ｗの上面周縁部に達した処理液は基板Ｗの外方に排出される。このとき、リング６を上位置に位置させていると、リング６の上面６ａが基板Ｗよりも高くなっているので、図３に示すように、基板Ｗから排出された処理液の一部がリング６の内周面６ｃに衝突して処理液の進行が妨げられる。したがって、基板Ｗから排出された処理液は、図４に示すように、２つの流れに分断されて、その一部がリング６の上面６ａに沿って外方に流れ、残りがリング６と基板Ｗとの間に入り込んで流下していく。

基板Ｗに供給された処理液は、処理液とリング６との衝突による抵抗を受けて、その一部がリング６の内側に溜まっていく。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う処理液の液膜が基板Ｗ上に形成される。したがって、たとえば処理液の供給当初において基板Ｗ上に処理液がはじかれた部分がある場合でも、この部分に処理液を確実に供給することができる。そのため、表面が疎水性で直径の大きな基板Ｗを処理する場合でも、当該基板Ｗの上面全域に処理液を確実に供給することができる。これにより、基板Ｗの上面を均一に処理することができる。また、リング６と基板Ｗとの間に処理液を入り込ませて、基板Ｗの周端面に処理液を供給することができるので、基板Ｗの上面だけでなく、基板Ｗの周端面にも処理液による処理を施すことができる。

さらにまた、この実施形態では、リング６と基板Ｗとの間の隙間の大きさが全周にわたって均一にされているので、基板Ｗの上面周縁部における処理液の流れが全周にわたって均一になっている。これにより、基板Ｗの上面周縁部に対する処理液の供給状態を均一にし、基板Ｗの上面に対する処理の均一性を向上させることができる。さらに、処理液の液膜は、リング６の内側に処理液が溜められて形成されるので、上位置の高さ設定を変更することにより、処理液の膜厚を変化させることができる。これにより、処理液の膜厚を複数設定することができる。

図５〜図７は、それぞれ、撥水性が基板Ｗよりも高い材料で形成されているリング６を上位置に位置させて回転状態の基板Ｗに処理液を供給したときの状態図である。
撥水性が基板Ｗよりも高い材料でリング６が形成されている場合、上位置は、リング６の上面６ａがスピンチャック３に保持された基板Ｗよりも高くなる位置に設定されていなくてもよい。具体的には、たとえば、リング６の上面６ａがスピンチャック３に保持された基板Ｗよりも低くなる位置に上位置が設定されていてもよい。

この場合、図５に示すように、基板Ｗの上面周縁部に達した処理液は、接液面としてリング６の上面６ａ、およびリング６と基板Ｗとの間を通って基板Ｗから排出される。このときリング６上に移動する処理液は、リング６の撥水性によりはじかれて抵抗を受ける。したがって、基板Ｗに供給された処理液は、リング６の撥水性による抵抗によって、その一部が基板Ｗ上に溜まっていく。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う処理液の液膜が基板Ｗ上に形成される。

このように、撥水性が基板Ｗよりも高い材料でリング６が形成されていれば、リング６の上面６ａがスピンチャック３に保持された基板Ｗよりも低くなる位置に上位置が設定されている場合であっても、基板Ｗ上に処理液の液膜を形成することができる。同様に、図６に示すように、リング６の上面６ａとスピンチャック３に保持された基板Ｗの上面の高さが等しくなる位置に上位置が設定されている場合でも、基板Ｗ上に処理液の液膜を形成することができる。

また、図７に示すように、リング６の上面６ａがスピンチャック３に保持された基板Ｗよりも高くなる位置に上位置が設定されている場合には、撥水性が基板Ｗと同等以下の材料でリング６が形成されている場合と同様に、リング６の内側に処理液を溜めて、基板Ｗ上に処理液の液膜を形成することができる。さらにこの場合には、リング６上に移動する処理液がリング６の撥水性による抵抗を受けるので、撥水性が基板Ｗと同等以下の材料でリング６が形成されている場合に比べて、より大きな抵抗を基板Ｗ上から排出される処理液に与えることができる。これにより、基板Ｗ上に処理液を確実に溜めることができる。

図８は、基板処理装置１による基板Ｗの処理の一例を説明するための工程図である。以下では、図１および図８を参照して、基板Ｗの処理の一例について説明する。
未処理の基板Ｗは、図示しない搬送ロボットによって処理室２に搬入され、デバイス形成面である表面を上に向けてスピンチャック３に渡される（ステップＳ１）。このとき、リング６は下位置に配置されており、搬送ロボットや基板Ｗがリング６に衝突しないようにされている。

次に、薬液によって基板Ｗを処理する薬液処理が行われる。具体的には、制御部１０によりシリンダ１８が制御されてリング６が上位置に配置される（ステップＳ２）。そして、制御部１０によりスピンモータ９が制御されて、スピンチャック３に保持された基板Ｗが所定の回転速度で回転させられる（ステップＳ３）。その後、制御部１０により薬液バルブ１１が開かれて、処理液ノズル４から基板Ｗの上面に向けて薬液が吐出される（ステップＳ４）。

処理液ノズル４から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。そして、基板Ｗの上面周縁部に達した薬液は、リング６の上面６ａ、またはリング６と基板Ｗとの間を通って排出される（図４参照）。このとき基板Ｗの上面に供給された薬液の一部は、リング６からの抵抗を受けて基板Ｗ上に溜まっていく。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜が基板Ｗ上に形成され、基板Ｗの上面全域に薬液が供給される。また、リング６と基板Ｗとの間に入り込んだ薬液が基板Ｗの周端面に供給される。これにより、基板Ｗの上面全域および周端面に薬液処理が施される。

薬液処理において、基板Ｗを洗浄するための洗浄液が薬液として用いられている場合には、基板Ｗ上に形成される洗浄液の膜厚が薄くなるように、リング６の上位置を低く設定してもよい。このようにリング６の上位置を設定すれば、基板Ｗ上に溜まる洗浄液の量が少なくなるので、基板Ｗ上の洗浄液を後続の洗浄液によって即座に置換することができる。これにより、基板Ｗ上で異物が滞留することを抑制または防止して、当該異物を即座に洗い流すことができる。

また、薬液処理において、基板Ｗをエッチングするためのエッチング液が薬液として用いられている場合には、基板Ｗ上に形成されるエッチング液の膜厚が厚くなるように、リング６の上位置を高く設定してもよい。このようにリング６の上位置を設定すれば、基板Ｗ上に多くのエッチング液を溜めて、基板Ｗの上面に対するエッチング処理を確実に進行させることができる。

次に、リンス液としての純水（脱イオン水）によって基板Ｗを洗い流すリンス処理が行われる。具体的には、制御部１０により薬液バルブ１１が閉じられた後、リンス液バルブ１３が開かれて、リング６を上位置に位置させたまま、回転状態の基板Ｗの上面に向けて処理液ノズル４から純水が吐出される（ステップＳ５）。
処理液ノズル４から吐出された純水は、前述のように、基板Ｗの上面全域および周端面に供給され、リング６の上面６ａ、またはリング６と基板Ｗとの間を通って基板Ｗ上から排出される。これにより、基板Ｗ上の薬液や基板Ｗの周端面に付着している薬液が純水によって洗い流され、基板Ｗから除去される（基板Ｗのリンス処理）。また、基板Ｗ上に保持された薬液の液膜が純水の液膜に置換される。さらに、基板Ｗから排出された純水がリング６の上面６ａおよび内周面６ｃに供給されるので、リング６に付着している薬液も純水によって洗い流され、リング６から除去される（リング６のリンス処理）。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる。具体的には、制御部１０によりシリンダ１８が制御されてリング６が下位置に配置される（ステップＳ６）。そして、制御部１０によりスピンモータ９が制御されて、基板Ｗが高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させられる（ステップＳ７）。これにより、基板Ｗ上の純水や基板Ｗの周端面に付着している純水に大きな遠心力が作用し、当該純水が基板Ｗの周囲に振り切られる。このときリング６が基板Ｗよりも下方に配置されているので、リング６からの純水の跳ね返りや、基板Ｗからの純水の排出性の低下が抑制または防止されている。これにより、基板Ｗから純水を円滑に排出させて当該基板Ｗを速やかに乾燥させることができる。

基板Ｗの高速回転が所定時間にわたって続けられた後は、スピンモータ９の回転が停止され、スピンチャック３による基板Ｗの回転が停止される（ステップＳ８）。その後、リング６が基板Ｗよりも下方に配置された状態で、処理済みの基板Ｗが搬送ロボットによって処理室２から搬出される（ステップＳ９）。
以上のように本実施形態では、リング６を基板Ｗの周囲に配置することにより、基板Ｗの上面周縁部から外方に排出される処理液に抵抗を与えることができる。これにより、処理液ノズル４から基板Ｗに供給された処理液の一部を基板Ｗ上に溜めて、当該基板Ｗの上面全域を覆う処理液の液膜を基板Ｗ上に形成することができる。したがって、たとえば表面が疎水性で大型の基板Ｗを処理する場合でも、当該基板Ｗの上面全域に確実に処理液を供給することができる。これにより、基板Ｗの上面を均一に処理することができる。また、リング６が基板Ｗの周囲に配置されているので、リング６が基板Ｗ上に配置されているときよりも、基板Ｗの上面に対する処理液の供給状態を均一にすることができる。さらに、リング６の上位置を適切な位置に設定することにより、基板Ｗ上から排出された処理液をリング６の上面６ａに沿って流すことができる。したがって、パーティクルなどの異物が処理液の液膜上を漂っている場合でも、このような異物をリング６上に移動する処理液とともに基板Ｗ上から排出することができる。これにより、リング６の内周面６ｃに沿って異物が滞留することを抑制または防止することができる。したがって、異物が基板Ｗに付着して当該基板Ｗが汚染されることを抑制または防止することができる。

以下では、図９〜図１３を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。この図９〜図１３において、前述の図１〜図８に示された各部と同等の構成部分については、図１〜図８と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
前述の実施形態では、縦断面が矩形で平面視円環状をなす平板状の部材がリング６として用いられている場合について説明したが、リング６の形状はこれに限らない。具体的には、たとえば、図９〜図１３に示すような形状のリング１０６，２０６，３０６，４０６を用いてもよい。

図９に示すリング１０６は、平面視円環状をなす板状の部材であり、リング１０６の内周面１０６ｃの上端部分が全周にわたって基板Ｗの周端面に沿う形状にされている。具体的には、図９に示すように、基板Ｗの周端面の縦断面が、たとえば全周にわたって外方に凸となる湾曲状である場合には、リング１０６の内周面１０６ｃの上端部分の縦断面が全周にわたって外方に凸となる湾曲状にされている。また、リング１０６は、鉛直方向に昇降されるようになっており、リング１０６の最内径（図９では、リング１０６の上端の内径）は、基板Ｗの最外径よりも大きくされている。したがって、基板Ｗの上方と下方との間でリング１０６を昇降させたときにリング１０６が基板Ｗに衝突しないようになっている。また、リング１０６を昇降させることにより、その上面６ａの位置を基板Ｗよりも高くすることができる。

この実施形態では、リング１０６の内周面１０６ｃが鉛直方向に対して傾斜する面になっているので、基板Ｗの周囲においてリング１０６を昇降させることにより、リング１０６と基板Ｗとの間の隙間の大きさを変化させることができる（図９における隙間Ｇ１および隙間Ｇ２参照）。したがって、基板Ｗ上から処理液を排出させるときに、リング１０６と基板Ｗとの間の隙間の大きさを変化させれば、リング１０６上を流れる処理液（図９における矢印Ａ１参照）の流量と、リング１０６と基板Ｗとの間を流れる処理液（図９における矢印Ａ２参照）の流量との割合を変化させることができる。これにより、リング１０６上を流れる処理液の流量と、リング１０６と基板Ｗとの間を流れる処理液の流量との割合を調整することができる。したがって、たとえば、基板Ｗの周端面に供給される処理液の流量を制御することができる。

図１０に示すリング２０６は、平面視円環状をなす板状の部材であり、その上面２０６ａが外方に向かって上方に傾斜する傾斜面にされている。リング２０６は、上面２０６ａと、水平方向に沿う平坦な下面２０６ｂと、鉛直方向に沿う円筒状の内周面２０６ｃおよび外周面２０６ｄとを有している。リング２０６は、鉛直方向に昇降されるようになっており、これによって、リング２０６の上端２０６ｅの位置（図１０では、リング２０６の上面２０６ａの最外周部）を全周にわたって基板Ｗよりも高くすることができる。

この実施形態では、リング２０６の上面２０６ａが外方に向かって上方に傾斜する傾斜面にされているので、リング２０６の上端２０６ｅを基板Ｗよりも上方に位置させた状態で、回転状態の基板Ｗの上面に処理液を供給したときに、基板Ｗ上からリング２０６の上面２０６ａに移動した処理液に、基板Ｗ側に向かう力（重力の分力）を作用させることができる。したがって、基板Ｗの上面周縁部から外方に排出される処理液に、リング２０６との衝突による抵抗だけでなく、この基板Ｗ側に向かう力による抵抗を与えることができる。これにより、基板Ｗ上に処理液を確実に溜めることができる。

図１１に示すリング３０６は、平面視円環状をなす板状の部材であり、その縦断面が上方に凸となる三角形にされている。リング３０６は、水平方向に沿う平坦な底面３０６ｂと、鉛直方向に対して傾斜する筒状の内周面３０６ｃおよび外周面３０６ｄとを有している。リング３０６は、鉛直方向に昇降されるようになっており、リング３０６の最内径（図１１では、リング３０６の下端の内径）は、基板Ｗの最外径よりも大きくされている。したがって、基板Ｗの上方と下方との間でリング３０６を昇降させたときにリング３０６が基板Ｗに衝突しないようになっている。また、リング３０６を昇降させることにより、その上端３０６ｅの位置を全周にわたって基板Ｗよりも高くすることができる。

この実施形態では、リング３０６の内周面３０６ｃが外方に向かって上方に傾斜する傾斜面にされているので、図１０に示すリング２０６と同様に、基板Ｗの上面周縁部から外方に排出される処理液に、リング３０６との衝突による抵抗だけでなく、基板Ｗ側に向かう力（重力の分力）による抵抗を与えることができる。さらに、図９に示すリング１０６と同様に、基板Ｗの周囲においてリング３０６を昇降させることにより、リング３０６と基板Ｗとの間の隙間の大きさを変化させることができる。これにより、リング３０６上を流れる処理液の流量と、リング３０６と基板Ｗとの間を流れる処理液の流量との割合を調整することができる。

図１２および図１３に示すリング４０６は、平面視円環状をなす板状の部材である。リング４０６の縦断面は矩形にされており、その上面６ａには溝１９が形成されている。溝１９は、図１３に示すように、たとえば平面視らせん状に形成されている。また、リング４０６は、鉛直方向に昇降されるようになっている。これにより、リング４０６の上面６ａを基板Ｗよりも高くすることができる。

この実施形態では、リング４０６の上面６ａに形成された溝１９によって、基板Ｗから排出されリング４０６上を流れる処理液に抵抗を与えることができる。また、溝１９の本数や形状等を変化させることにより、処理液に与えられる抵抗の大きさを調整することができる。
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、スピンチャック３として基板Ｗの下面（裏面）を吸着保持する、いわゆるバキュームチャックが用いられている場合について説明したが、スピンチャック３は、バキュームチャックに限らずその他の形式のチャックであってもよい。

また、前述の実施形態では、いわゆる固定ノズルが処理液ノズル４として用いられている場合について説明したが、基板Ｗ上での処理液の着液位置を基板Ｗの回転中心と周縁との間で移動させることができる、いわゆるスキャンノズルを処理液ノズル４として用いてもよい。また、前述の実施形態では、処理液ノズル４から薬液およびリンス液が選択的に吐出される場合について説明したが、薬液およびリンス液にそれぞれ対応する２つのノズルを設けてもよい。

また、前述の実施形態では、シリンダ１８が処理液に対する耐性を有する材料によって形成されている場合について説明したが、シリンダ１８は、これ以外の材料（たとえば金属）によって形成されていてもよい。この場合、図１４に示すように、シリンダ１８の本体部１８ａをカップ５の外に配置し、ロッド１８ｂをカップ５の内部に配置してもよい。そして、処理液に対する耐性を有する材料（たとえば合成樹脂）によって形成されたベローズ２０をロッド１８ｂの周囲に配置して、ロッド１８ｂを処理液から保護してもよい。

また、前述の基板Ｗの処理の一例では、洗浄液による洗浄処理とエッチング液によるエッチング処理とでリング６の上位置の高さ設定を変更する場合について説明したが、リング６の上位置の高さ設定は、処理液の種類だけでなく、処理液の粘性や、基板表面の濡れ性などに応じて変更されてもよい。
すなわち、前述の基板Ｗの処理の一例のように、基板Ｗ上に処理液の液膜を形成して基板Ｗを処理する場合、粘性の高い処理液を用いれば、リング６の上位置が低く設定されていても比較的厚い処理液の液膜を基板Ｗ上に形成することができる。一方、処理液の粘性が低い場合には、リング６の上位置を高く設定しないと厚い処理液の液膜を形成することができない。したがって、所定の膜厚の処理液の液膜を基板Ｗ上に形成して当該基板Ｗを処理するときに、粘性の高い処理液を用いる場合にはリング６の上位置を低く設定し、粘性の低い処理液を用いる場合にはリング６の上位置を高く設定してもよい。

同様に、基板表面の濡れ性が高い場合、すなわち、基板表面が疎水性の場合には、リング６の上位置が低く設定されていても比較的厚い処理液の液膜を基板Ｗ上に形成することができる。一方、基板表面の濡れ性が低い場合には、リング６の上位置を高く設定しないと厚い処理液の液膜を形成することができない。したがって、所定の膜厚の処理液の液膜を基板Ｗ上に形成して当該基板Ｗを処理するときに、濡れ性の高い基板Ｗを処理する場合にはリング６の上位置を低く設定し、濡れ性の低い基板Ｗを処理する場合にはリング６の上位置を高く設定してもよい。

また、前述の実施形態では、シリンダ１８として、ロッド１８ｂを中間位置で停止させることができないものが用いられている場合について説明したが、シリンダ１８として、ロッド１８ｂを中間位置で停止させることができるものを用いてもよい。そして、高さ制御手段としての制御部１０によってシリンダ１８を制御して、リング６の高さを適宜調整してもよい。たとえば、リング６の上位置の高さを調整することにより、基板Ｗ上に形成される処理液の膜厚を調整してもよい。また、処理液の種類、処理液の粘性、基板表面の濡れ性などに応じてリング６の上位置の高さを適宜調整してもよい。さらに、リング６の高さを調整する場合に、リング６の高さを精密に制御したい場合には、シリンダ１８に代えて、ボールねじ機構などの他の昇降手段を用いてもよい。

また、前述の基板Ｗの処理の一例では、回転状態の基板Ｗに処理液を連続供給して基板Ｗ上で処理液を流通させながら当該基板Ｗを処理する場合について説明したが、これに限らない。たとえば、停止状態または低速回転状態（たとえば１０〜３０ｒｐｍ程度の回転速度で回転されている状態）の基板Ｗ上に処理液の液膜を保持させて、基板Ｗ上で殆ど処理液を流通させずに当該基板Ｗを処理するパドル処理（液盛り処理）を行ってもよい。

具体的には、前述の基板Ｗの処理の一例において、薬液処理とリンス処理との間（ステップＳ４とステップＳ５との間）に薬液によるパドル処理を行ってもよいし、リンス処理と乾燥処理との間（ステップＳ５とステップＳ６との間）にリンス液によるパドル処理を行ってもよい。また、リンス処理に代えて、リンス液によるパドル処理を行ってもよい。
パドル処理を行うときに、リング６は上位置（基板Ｗの周囲）に配置されていてもよいし、上位置に配置されていなくてもよい。パドル処理を行うときに、リング６を上位置に配置することにより、基板Ｗからこぼれ落ちる処理液に抵抗を与えて、こぼれ落ちる処理液の量を低減することができる。

また、前述の実施形態では、基板Ｗが、円形基板である場合について説明したが、基板Ｗとしては、円形基板に限らず、たとえば長方形基板などの多角形基板であってもよい。またこの場合、リング６は、平面視円形でなく、基板Ｗの輪郭形状に沿う多角形にされていてもよい。
また、前述の実施形態では、処理対象となる基板Ｗとして半導体ウエハを取り上げたが、半導体ウエハに限らず、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などの他の種類の基板が処理対象とされてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す模式的な側面図である。 基板処理装置の概略構成を示す模式的な平面図である。 撥水性が基板と同等以下の材料で形成されているリングを上位置に位置させて回転状態の基板に処理液を供給したときの状態図である。 撥水性が基板と同等以下の材料で形成されているリングを上位置に位置させて回転状態の基板に処理液を供給したときの状態図である。 撥水性が基板よりも高い材料で形成されているリングを上位置に位置させて回転状態の基板に処理液を供給したときの状態図である。 撥水性が基板よりも高い材料で形成されているリングを上位置に位置させて回転状態の基板に処理液を供給したときの状態図である。 撥水性が基板よりも高い材料で形成されているリングを上位置に位置させて回転状態の基板に処理液を供給したときの状態図である。 基板処理装置による基板の処理の一例を説明するための工程図である。 本発明の他の実施形態に係るリングの図解的な断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るリングの図解的な断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るリングの図解的な断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るリングの図解的な断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るリングの図解的な平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るシリンダの図解的な側面図である。 従来の基板処理装置の一部を示す図解的な側面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
３ スピンチャック
４ 処理液ノズル
６ リング
６ａ 上面
９ スピンモータ
１０ 制御部
１８ シリンダ
１０６ リング
２０６ｅ 上端
３０６ リング
３０６ｅ 上端
４０６ リング
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
   前記基板を回転させる回転手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板の上面に洗浄液またはエッチング液を処理液として供給する処理液供給手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板の周囲に間隔をあけて取り囲むリングと、
   前記リングを上位置と当該上位置よりも下方の下位置との間で上下方向に昇降させる昇降手段とを含み、
   前記昇降手段は、前記基板上に前記処理液を供給して当該処理液の液膜を形成する際には前記リングを上位置に位置させて前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に抵抗を与えると共に、前記回転手段により前記基板を回転させて当該基板を乾燥させる際には前記リングを下位置に位置させて前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液への抵抗を減少させる、基板処理装置。
2. 前記リングは、前記上位置に配置された際に、その全周にわたって上端の高さが前記基板保持手段に保持された基板よりも高くなるように配置されたものである、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記リングは、処理液に対する撥液性が基板よりも高くされた接液面を有するものである、請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記昇降手段を制御して、前記処理液供給手段から基板に供給される処理液に応じて前記リングの高さを調整する高さ制御手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記高さ制御手段は、前記処理液が洗浄液である場合には、前記処理液がエッチング液である場合よりも前記リングの上位置を低くする、請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記リングは、前記下位置に配置された際に、その全周にわたって上端の高さが前記基板保持手段に保持された基板よりも低くなるように配置されたものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 水平に保持された基板の上面に洗浄液またはエッチング液を処理液として供給して、当該基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成して処理する基板処理方法であって、
   前記基板を水平に保持する基板保持工程と、
   水平に保持された基板の周囲を間隔をあけて取り囲むリングを配置する工程と、
   前記リングの接液面の前記処理液に対する撥液性と前記基板の前記処理液に対する撥液性とを比較し、前者が後者と同等以下の場合には前記リングを前記基板よりも高い位置に配置する工程と、
   前記基板の上面に前記処理液を供給すると共に、前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に対して前記リングにより抵抗を与えることにより、前記基板の上面に前記処理液の液膜を形成する処理工程とを含む、基板処理方法。
8. 水平に保持された基板の上面に洗浄液またはエッチング液を処理液として供給して、当該基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成して処理する基板処理方法であって、
   前記基板を水平に保持する基板保持工程と、
   水平に保持された基板の周囲を間隔をあけて取り囲むリングを配置する工程と、
   前記リングの接液面の前記処理液に対する撥液性と前記基板の前記処理液に対する撥液性とを比較し、前者が後者よりも高い場合には前記リングを前記基板よりも高い位置、低い位置、若しくは等しい高さ位置に配置する工程と、
   前記基板の上面に前記処理液を供給すると共に、前記基板の上面周縁部から外方に排出される処理液に対して前記リングの撥液性により抵抗を与えることにより、前記基板の上面に前記処理液の液膜を形成する処理工程とを含む、基板処理方法。
9. 前記リングを前記処理工程時よりも低い高さ位置に配置した状態で、前記基板を回転させて前記基板の乾燥を行う基板乾燥工程をさらに含む、請求項７または８に記載の基板処理方法。

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